低密度校驗碼(LDPC)是一種能逼近Shannon容量限的漸進好碼,其長碼性能甚至超過了Turbo碼。低密度校驗碼以其迭代譯碼復雜度低,沒有錯誤平層,碼率和碼長可靈活改變的優點成為Turbo碼強有力的競爭對手。目前,LDPC碼已廣泛應用于深空通信、光纖通信、衛星數字視頻和音頻廣播等領域,因此LDPC碼編譯碼器的硬件實現已成為糾錯編碼領域的研究熱點之一。 本文在分析LDPC碼的基本編碼結構基礎上,首先研究了LDPC碼的隨機構造方法,并給出了有效的PEG算法實現方法,重點分析了用環消除(cycle elimination)算法實現的準循環LDPC碼的構造。然后對LDPC碼的幾種不同譯碼算法進行分析比較,討論了一種適合硬件實現的譯碼算法-TDMP算法,并對易于硬件實現的TDMP算法進行了性能仿真,仿真結果表明TDMP算法作為硬件實現的譯碼算法具有優異的性能優勢。最后針對Altera公司的StratixEPIS25 FPGA芯片設計了一個基于TDMP算法的(4096,2048)非規則LDPC碼譯碼器,內部用了4個單校驗碼譯碼器并行譯1幀數據,3幀同時譯碼,作者詳細介紹了該譯碼器芯片的設計過程和內部結構和工作流程。
上傳時間: 2013-05-23
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隨著人們對于高速無線數據業務的急切需求以及新的無線通信技術的發展,頻譜資源匱乏問題日益嚴重。無線頻譜的緊缺已經成為限制無線通信與服務應用持續發展的瓶頸。認知無線電技術(Cognitive Radio)改變了傳統的固定頻譜分配方式,它以頻譜利用的高效性為目標,允許非授權用戶擇機利用授權用戶的頻譜空洞傳輸數據,以此來解決無線頻譜資源短缺的問題。它是具有自主尋找和使用空閑頻譜資源能力的智能無線電技術。本文的目標是在基于FPGA+DSP的系統硬件平臺上,以軟件編程的方式實現認知無線電數據傳輸的功能。 軟件無線電是實現認知無線電的理想平臺。本文首先闡述了軟件無線電的基本工作原理及關鍵技術途徑,對多速率信號處理中的內插和抽取、帶通采樣、數字下變頻、濾波等技術進行了分析與探討,為設計多速率調制解調系統提供了理論基礎。然后針對軟件無線電的要求給出了基于FPFA+DSP的系統設計硬件框圖,并對其中的部分硬件(FPGA、AD9857、AD9235)做了簡要的描述并給出其初始化過程。在理解基本概念和原理的基礎上,詳細論述了在系統硬件設計平臺上實現的π/4-DQPSK、8PSK、16QAM調制解調技術。本文給出了調制解調系統實現方案中的各個功能模塊(差分編、解碼,加同步頭、內插和成形濾波,下變頻,系統同步等)具體的設計方案和通過硬件編程實現了板級的仿真和最后的硬件實現,并對其中得到的數據進行分析,進一步驗證方案的可行性。最后介紹了通信板同頻譜感知板協同工作原理,依據頻譜感知板獲取的各個信道狀況自適應的選擇π/4-DQPSK、8PSK、16QAM調制解調方式并在FPGA上實現了其中部分功能。
上傳時間: 2013-05-30
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人臉識別技術繼指紋識別、虹膜識別以及聲音識別等生物識別技術之后,以其獨特的方便、經濟及準確性而越來越受到世人的矚目。作為人臉識別系統的重要環節—人臉檢測,隨著研究的深入和應用的擴大,在視頻會議、圖像檢索、出入口控制以及智能人機交互等領域有著重要的應用前景,發展速度異常迅猛。 FPGA的制造技術不斷發展,它的功能、應用和可靠性逐漸增加,在各個行業也顯現出自身的優勢。FPGA允許用戶根據自己的需要來建立自己的模塊,為用戶的升級和改進留下廣闊的空間。并且速度更高,密度也更大,其設計方法的靈活性降低了整個系統的開發成本,FPGA 設計成為電子自動化設計行業不可缺少的方法。 本文從人臉檢測算法入手,總結基于FPGA上的嵌入式系統設計方法,使用IBM的Coreconnect掛接自定義模塊技術。經過訓練分類器、定點化、以及硬件加速等方法后,能夠使人臉檢測系統在基于Xilinx的Virtex II Pro開發板上平臺上,達到實時的檢測效果。本文工作和成果可以具體描述如下: 1. 算法分析:對于人臉檢測算法,首先確保的是檢測率的準確性程度。本文所采用的是基于Paul Viola和Michael J.Jones提出的一種基于Adaboost算法的人臉檢測方法。算法中較多的是積分圖的特征值計算,這便于進一步的硬件設計。同時對檢測算法進行耗時分析確定運行速度的瓶頸。 2. 軟硬件功能劃分:這一步考慮市場可以提供的資源狀況,又要考慮系統成本、開發時間等諸多因素。Xilinx公司提供的Virtex II Pro開發板,在上面有可以供利用的Power PC處理器、可擴展的存儲器、I/O接口、總線及數據通道等,通過分析可以對算法進行細致的劃分,實現需要加速的模塊。 3. 定點化:在Adaboost算法中,需要進行大量的浮點計算。這里采用的方法是直接對數據位進行操作它提取指數和尾數,然后對尾數執行移位操作。 4. 改進檢測用的級聯分類器的訓練,提出可以迅速提高分類能力、特征數量大大減小的一種訓練方法。 5. 最后對系統的整體進行了驗證。實驗表明,在視頻輸入輸出接入的同時,人臉檢測能夠達到17fps的檢測速度,并且獲得了很好的檢測率以及較低的誤檢率。
上傳時間: 2013-07-01
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隨著圖像分辨率的越來越高,軟件實現的圖像處理無法滿足實時性的需求;同時FPGA等可編程器件的快速發展使得硬件實現圖像處理變得可行。如今基于FPGA的圖像處理研究成為了國內外的一個熱門領域。 本文在FPGA平臺上,用Verilog HDL實現了一個研究圖像處理算法的可重復配置的硬件模塊架構,架構包括PC機預處理和通信軟件,控制模塊,計算單元,存儲器模塊和通信適配模塊五個部分。其中的計算模塊負責具體算法的實現,根據不同的圖像處理算法可以獨立實現。架構為計算模塊實現了一個可添加、移出接口,不同的算法設計只要符合該接口就可以方便的加入到模塊架構中來進行調試和運行。 在硬件架構的基礎上本文實現了排序濾波,中值濾波,卷積運算及高斯濾波,形態學算子運算等經典的圖像處理算法。討論了FPGA的圖像處理算法的設計方法及優化策略,通過性能分析,FPGA實現圖像處理在時間上比軟件處理有了很大的提高;通過結果的比較,發現FPGA的處理結果達到了軟件處理幾乎同等的效果水平。最后本文在實現較大圖片處理和圖像處理窗口的大小可配置性方面做了一定程度的討論和改進,提高了算法的可用性,同時為進一步的研究提供了更加便利的平臺。 整個設計都是在ISE8.2和ModelSim第三方仿真軟件環境下開發的,在xilinx的Spartan-3E XC3S500E硬件平臺上實現。在軟件仿真過程中利用了ISE8.2自帶仿真工具和ModelSim結合使用。 本課題為制造FPGA的專用圖像處理芯片做了有益的探索性研究,為實現FPGA為核心處理芯片的實時圖像處理系統有著積極的作用。
上傳時間: 2013-07-29
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正交頻分復用(OFDM)技術是一種多載波數字調制技術,具有頻譜利用率高、抗多徑干擾能力強、成本低等特點,適合無線通信的高速化、寬帶化及移動化的需求,將成為下一代無線通信系統(4G)的核心調制傳輸技術。 本文首先描述了OFDM技術的基本原理。對OFDM的調制解調以及其中涉及的特性和關鍵技術等做了理論上的分析,指出了OFDM區別于其他調制技術的巨大優勢;然后針對OFDM中的信道估計技術,深入分析了基于FFT級聯的信道估計理論和基于聯合最大似然函數的半盲分組估計理論,在此基礎上詳細研究描述了用于OFDM系統的迭代的最大似然估計算法,并利用Matlab做了相應的仿真比較,驗證了它們的有效性。 而后,在Matlab中應用Simulink工具構建OFDM系統仿真平臺。在此平臺上,對OFDM系統在多徑衰落、高斯白噪聲等多種不同的模型參數下進行了仿真,并給出了數據曲線,通過分析結果可正確評價OFDM系統在多個方面的性能。 在綜合了OFDM的系統架構和仿真分析之后,設計并實現了基于FPGA的OFDM調制解調系統。首先根據802.16協議和OFDM系統的具體要求,設定了合理的參數;然后從調制器和解調器的具體組成模塊入手,對串/并轉換,QPSK映射,過采樣處理,插入導頻,添加循環前綴,IFFT/FFT,幀同步檢測等各個模塊進行硬件設計,詳細介紹了各個模塊的設計和實現過程,并給出了相應的仿真波形和參數說明。其中,針對定點運算的局限性,為系統設計并自定義了24位的浮點運算格式,參與傅立葉反變換和傅立葉變換的運算,在系統參數允許的范圍內,充分利用了有限資源,提高了系統運算精度;然后重點描述了基于FPGA的快速傅立葉變換算法的改進、優化和設計實現,針對原始快速傅立葉變換FPGA實現算法運算空閑時間過多,資源占用較大的問題,提出了帶有流水作業功能、資源占用較少的快速傅立葉變換優化算法設計方案,使之運用于OFDM基帶處理系統當中并加以實現,結果滿足系統參數的需求。最后以理論分析為依據,對整個OFDM的基帶處理系統進行了系統調試與性能分析,證明了設計的可行性。 綜上所述,本文完成了一個基于FPGA的OFDM基帶處理系統的設計、仿真和實現。本設計為OFDM通信系統的進一步改進提供了大量有用的數據。
上傳時間: 2013-07-25
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在arm平臺下,采集usb攝像頭,并保存為jpg格式的圖片。
上傳時間: 2013-07-31
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在工業過程中,許多對象具有滯后特性,由于純滯后的存在,使得系統的超調量變大,調節時間變長。因此滯后過程被公認為較難控制的對象,而且純滯后占整個動態過程的時間越長,難控的程度越大。所以大純滯后對象的控制一直是困擾自動控制和計算機應用領域的一大難題。而這類對象又廣泛存在于石油、化工、釀造、制藥、冶金等工業生產過程中。因此對該問題的研究具有重大的實際意義。 傳統的PID配合Smith預估補償器的控制方法,對模型誤差反映比較靈敏,當存在建模誤差或干擾時,控制效果并不能取得令人滿意的效果。近年來隨著模糊控制、神經網絡控制等智能控制研究的不斷深入,有些學者將它們與Smith預估控制、PID控制及預測控制等相結合,提出了針對不確定大滯后系統的新的控制方法。雖然有些控制方案效果不錯,但系統的復雜程度和調試難度也隨之增加。因此設計簡單、快速、可靠的控制器,仍是一個重大課題。 本文首先介紹了大滯后過程的控制特點,概述了常用的大滯后過程的控制方法及其優缺點。接著概要地介紹了嵌入式系統的優點、發展歷史、現狀及前景。并針對性地介紹了ARM控制器的概況以及它的應用領域。然后本文針對大滯后對象提出了自抗擾控制器與Smith預估補償器相結合的設計方案。通過仿真對比了本方案、PID配合Smith預估補償器及單一的自抗擾控制器的控制效果,表明自抗擾控制器與Smith預估補償器的結合有效地改善了大滯后對象的控制效果,增強了系統的魯棒性和抗干擾能力。為驗證該控制方案的實際控制效果,我們以PCT-II型過程控制實驗裝置中的具有大滯后特性的盤管內部的溫度為被控對象,以JX44BO開發板作為主要的控制平臺設計并完成大滯后控制實驗。所以接下來本文介紹了實現這個嵌入式溫度大滯后控制系統所涉及到的硬件平臺、系統框圖以及實驗內容。然后本文介紹了嵌入式控制平臺的控制界面以及各個主要功能的程序的實現,以及遠程客戶端程序在以太網通訊方面的程序實現和遠程客戶端程序的操作界面。最后本文給出了本次實驗的參數設置以及最終的實驗結果。實驗結果表明在實際應用中本文所提出的方案對于大滯后對象具有較好的控制效果。
上傳時間: 2013-06-11
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智能電表、水表、煤/燃氣表、熱量表等大量地出現在人們的生活中,同時這些儀表的抄錄工作變得越來越煩瑣,工作量大,工作效率低,不僅給用戶帶來不便,而且會存在漏抄、誤抄、估抄的現象。隨著電子技術、通信技術和計算機技術的飛速發展,人工抄表已經逐步被自動抄表所代替。 集中器是一個數據集中處理器,是多對象自動抄表系統的通信橋梁,負責對各智能表的數據進行采集、存儲和管理,及時有效地向上位機傳輸數據并執行上位機發送的指令。提高多對象集中器數據處理能力,有效完成上下行通信是多對象自動抄表系統AMRS(Automation Meter Reading System)目前需要解決的關鍵問題。 本文針對多對象集中器這樣一個較復雜的通信與控制系統,提出采用32位的高性能嵌入式微處理器。32位ARM9微處理器處理速度快、硬件性能高、低功耗、低成本,集成了相當多的硬件資源,硬件的擴展和設計大大簡化,ARM9(S3C2410)為工業級芯片,抗干擾能力強,能夠適應運行現場的較惡劣環境,8/16位微控制器運算能力有限,對于較復雜的通信與控制算法難以順利完成;硬件平臺依賴性強,不利于軟件的開發、升級與移植;在缺乏多任務調度機制的情況下,應用軟件不僅實現難度大,且可靠性難以保證。 本文首先對多對象遠程抄表系統的總體結構進行研究,主要研究了多對象遠程抄表系統中集中器的軟件和硬件實現,對硬件資源進行了外圍擴展,對S3C2410微處理器芯片的外圍硬件進行了擴展設計,使之具備了滿足使用需求的最小系統硬件資源,包括時鐘、復位、電源、外圍存儲、LCD、RS-485通信模塊、CAN通信模塊等電路設計。實時時鐘為多對象集中器定時抄表提供時間標準;電源電路為多對象集中器系統提供穩定電源;看門狗電路的設計保證多對象集中器系統可靠運行,防止系統死機;數據存儲器主要用于存儲參數、變量、集中器自身的參數,負責智能表的參數以及智能表用量等。上行通道即多對象集中器與上位機之間的通信線路,采用CAN現場總線進行通信;下行通道即多對象集中器與智能表之間的通信,采用RS-485總線進行通信。軟件設計上,主要針對多對象集中器的數據存儲功能和串行通訊功能進行程序編寫。基于ARM的多對象遠程抄表系統集中器可以實現多對象遠程抄表,提高了數據處理能力,有效完成了上下行通信,可靠性強,穩定性高,結構簡單。
上傳時間: 2013-06-07
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人臉識別技術作為生物識別技術之一,是模式識別在圖像領域中的具體運用,其應用前景非常廣闊,可以應用到身份證件的鑒別、自動門禁控制系統、銀行取款機、家庭安全,圖片檢索等領域。 人臉識別系統主要分為人臉檢測定位,特征提取和人臉分類三部分。人臉的檢測和定位,即從輸入的圖像中找到人臉及人臉存在的位置,并將人臉從背景中分離出來。在特征提取部分,先對原始人臉數據進行特征提取,之后原始數據由維數較少的有效特征數據表示并存儲在數據庫中,接下來進行人臉分類,在識別待測人臉圖像時,將待測圖像的特征數據與數據庫中存儲數據相比對,判斷是否為庫中的某一人,從而實現自動識別人臉的目的。 在過去的十年里,人臉識別技術一直是圖像處理領域里具有挑戰性的課題,隨著研究的深入,許多人臉檢測及識別算法被提出來。其中基于主成分分析的Eigenface的算法及其變形已經成為測試人臉識別系統性能的基準算法;同時Adaboost人臉檢測算法,在PC上基本可以達到實時,在嵌入式產品廣泛應用的今天,只有讓人臉識別算法在嵌入式平臺上實現,才能獲得更廣闊的應用,本文研究了在嵌入式平臺上Adaboost人臉檢測算法的性能。 嵌入式是后PC時代的一個亮點,目前已經應用在社會生活的方方面面。嵌入式產品的開發平臺分為包括很多,如:DSP,ARM,PowerPC等等。本文采用的ARM9作為嵌入式開發平臺,研究人臉識別在ARM平臺的性能,為實用的嵌入式人臉識別系統的設計提供參考。 本文從PC平臺的軟件實現入手,分別實現了PC平臺下的AdaBoost人臉檢測算法和PCA人臉識別算法,分析了現象及結果,接下來搭建了基于ARM嵌入式系統的硬件平臺,對AdaBoost人臉檢測算法進行了硬件平臺的移植,并得出相應實驗效果。
上傳時間: 2013-05-31
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隨著電子技術的快速發展,嵌入式系統已經成為熱點。嵌入式系統大量應用在自動控制、工業設備和家用電器當中。當前應用的產品常以嵌入式處理器的形式出現,常用的如PDA、交換機、路由器等。嵌入式的廣泛應用大大提高了人們的生活水平。位置敏感探測器(Position Sensible Detector)是一種基于半導體PN結橫向光電效應的光電器件。它具有分辨率高、響應速度快、信號處理電路相對簡單等優點。我們經常將PSD應用在與位置、距離、位移、角度的微小測量有關的場合。本文選用了一維PSD作為系統的探測器,結合嵌入式技術,將PSD應用于微小位移測量,實現了對微小位移的檢測。 本研究以PSD、ARM、PC機為核心完成了對位移測量系統的設計。以PSD為核心實現了對信號的轉換,利用PSD結合光學三角測量法將位移信號轉換成電壓信號,然后對電壓信號進行放大、濾波等處理之后交由A/D器件進行模數轉換。以ARM為核心,主要實現了對數據的處理,存儲和通信等功能。將取得的數字量信號通過特定的軟件程序編程得到位移信號。以PC機為核心,利用VB6.0實現了對實驗數據的顯示。PC根據得到的值與設定值進行比較,根據這個差值我們可以對系統進行進一步的完善。分析了位移傳感器技術、微處理器ARM和嵌入式操作系統的特點、優勢和國內外的研究現狀;而后介紹了微小位移測量系統的總體功能、系統的總體硬件框架;敘述了位置敏感探測器PSD的原理和結構,介紹了將PSD應用于位移測量的設計過程;在ARM最小系統的硬件平臺下,結合PSD實現了整個系統的硬件設計;軟件設計上,以uClinux操作系統作為軟件平臺,利用內核裁剪技術,移植了BOOTLOADER,設計了Linux驅動程序和應用程序;最后在系統進行調試的時候,對系統進行了必要的改進,主要是設計了相應的非線性補償電路,利用MATLAB對實驗數據進行了擬合與分析。通過實驗數據表明,基于ARM和PSD的微小位移測量系統具有精度高,響應速度快,并且成本低等優點。
上傳時間: 2013-04-24
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